一元二次函数与方程 · 中四

一元二次函数与方程:例题(KBAT)

本组把二次式藏在真实情境里,花园、被踢的球、照片边框,你须自己列出方程再求解。适合准备把文字转化为数学的学生。

例题 1

一个矩形菜园的长比宽多 3 米,面积为 40 平方米。求菜园的宽和长。

  1. 设宽为 x 米,则长为 (x + 3) 米。
  2. 面积 = 宽 × 长,所以 x(x + 3) = 40。
  3. 展开并整理:x² + 3x − 40 = 0。
  4. 分解:(x + 8)(x − 5) = 0,所以 x = −8 或 x = 5。
  5. 宽不能为负,故舍去 x = −8;宽为 x = 5 米。
  6. 长为 x + 3 = 5 + 3 = 8 米。

例题 2

一个球被垂直向上踢出。t 秒后的高度 h 米为 h = 20t − 5t²。

(a) 球经过多少秒回到地面?(b) 达到的最大高度是多少?

  1. (a) 在地面 h = 0,所以 20t − 5t² = 0。
  2. 分解:5t(4 − t) = 0,所以 t = 0 或 t = 4。
  3. t = 0 是踢出的时刻;球在 t = 4 秒回到地面。
  4. (b) 配方:h = −5t² + 20t = −5(t² − 4t) = −5((t − 2)² − 4)。
  5. 展开:h = −5(t − 2)² + 20,所以当 t = 2 时最大值为 20。
  6. 最大高度为 20 米,在 2 秒后达到。

例题 3

一张矩形照片尺寸为 20 cm × 15 cm,放入四周宽度均为 x cm 的衬边中。照片与衬边合起来的总面积为 500 cm²。

求衬边的宽度。

  1. 衬边在每一边都加 x,所以外矩形为 (20 + 2x) × (15 + 2x) cm。
  2. 总面积:(20 + 2x)(15 + 2x) = 500。
  3. 展开:300 + 40x + 30x + 4x² = 500,所以 4x² + 70x + 300 = 500。
  4. 整理:4x² + 70x − 200 = 0,再除以 2:2x² + 35x − 100 = 0。
  5. 分解:(2x − 5)(x + 20) = 0,所以 x = 2.5 或 x = −20。
  6. 宽度不能为负,故舍去 x = −20;衬边宽度为 x = 2.5 cm。

例题 4

一个直角三角形的底比高长 7 cm,面积为 30 cm²。求它的高和底。

  1. 设高为 h cm,则底为 (h + 7) cm。
  2. 三角形面积 = ½ × 底 × 高,所以 ½ × (h + 7) × h = 30。
  3. 两边同乘 2:h(h + 7) = 60,即 h² + 7h − 60 = 0。
  4. 分解:(h + 12)(h − 5) = 0,所以 h = −12 或 h = 5。
  5. 长度不能为负,所以 h = 5;底 = 5 + 7 = 12。

例题 5

两个连续正偶数的乘积是 168。求这两个数。

  1. 设较小的偶数为 n,下一个偶数是 n + 2。
  2. 它们的乘积:n(n + 2) = 168,即 n² + 2n − 168 = 0。
  3. 分解:(n + 14)(n − 12) = 0,所以 n = −14 或 n = 12。
  4. 这两个数为正,所以 n = 12,n + 2 = 14。

例题 6

店主花 RM 60 购买相同的笔记本。如果每本便宜 RM 1,同样的 RM 60 就能多买 5 本。

求一本笔记本的原价。

  1. 设原价为每本 RM x,则购买数量为 60/x。
  2. 若每本 RM (x − 1),可买 60/(x − 1) 本,比原来多 5 本:60/(x − 1) = 60/x + 5。
  3. 两边同乘 x(x − 1):60x = 60(x − 1) + 5x(x − 1)。
  4. 化简:60x = 60x − 60 + 5x² − 5x,所以 5x² − 5x − 60 = 0,即 x² − x − 12 = 0。
  5. 分解:(x − 4)(x + 3) = 0,所以 x = 4 或 x = −3;价格为正,所以 x = 4。

例题 7

一个榴梿园以若干行的方式种植。每行的树木数量比行数多5。

整个果园共有176棵榴梿树。求行数以及每行的树木数量。

  1. 设行数为r,则每行的树木数量为r + 5。
  2. 树木总数:r(r + 5) = 176,即 r² + 5r − 176 = 0
  3. 求解:r = [−5 ± √(25 + 704)] / 2 = [−5 ± √729] / 2 = [−5 ± 27] / 2
  4. 舍去负根;r = 11(行数必须为正数)
  5. 每行树木数 = 11 + 5 = 16;验算:11 × 16 = 176 ✓

例题 8

一位农夫想在一条笔直的河边围出一块长方形土地,河边一侧不需要围栏。用80米的围栏围住其余三边,农夫希望围出面积为750平方米的土地。

求这块土地可能的长和宽。

  1. 设垂直于河边的宽为x米,两段宽共用去围栏2x米,剩下(80 − 2x)米用于平行河边的一边。
  2. 面积:x(80 − 2x) = 750,即 80x − 2x² = 750,化简得 2x² − 80x + 750 = 0,即 x² − 40x + 375 = 0
  3. 求解:x = [40 ± √(1600 − 1500)] / 2 = [40 ± √100] / 2 = [40 ± 10] / 2
  4. x = 25 或 x = 15
  5. 当x = 15时:长 = 80 − 30 = 50,即15米×50米。当x = 25时:长 = 80 − 50 = 30,即25米×30米。验算:15×50 = 750 ✓,25×30 = 750 ✓

资料来源:DSKP KSSM Mathematics Form 4 and 5 (Versi English)

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常见问题

怎样把应用题转化成二次方程?

先明确未知量并设为x,再把题目中的关系(如面积、周长、乘积等)转写成方程式。KBAT题型即使在解题之前,也会为正确列出的方程给分,所以务必清楚写出变量的定义和列方程的过程。

涉及二次函数的最优化题目,阅卷老师看重什么?

阅卷老师希望你能把要求最大值或最小值的量表示成二次函数,再用配方法求出转折点。得分关键在于能正确判断这个转折点在题目情境中代表的是最大值还是最小值。

为什么KBAT二次方程题常常要舍去其中一个根?

因为长度、时间、价格等现实中的量不能为负数。解出两个根之后,一定要根据题目的实际情境检验,舍去不合理的那个值,这一步推理正是考题特意要考核的地方。

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